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[参考译文] LMP2021:预测IB温度漂移

Guru**** 2382480 points
Other Parts Discussed in Thread: TINA-TI, OPA387, LMP2021
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1096549/lmp2021-prediction-of-ib-temperature-drift

部件号:LMP2021
主题中讨论的其他部件:OPA387,TINA-TI

我的设计包括用于低电平,高阻抗源的高增益,低频放大器。  源阻抗为1MOhm,输入电平为几微伏。  放大器的带宽可以为1Hz或更低,因为它将放大可实时观察到的信号。增益必须至少为150。  偏移量可作为操作程序的一部分进行微调。  因此,尽管低绝对幅度偏移是有用的,但重要的是随温度的漂移和随机漂移。 我的目标是大约0.1 微伏/度温度灵敏度。

我一直在看两个放大器,LMP2021和OPA387。  这些具有极好的低电平偏移电压和漂移。  此外,OPA387的1/f噪声应符合我的要求,LMP2021的1/f噪声应非常接近,我可以使用它。

问题在于了解这些放大器中输入偏置电流的影响。  每度0.1pA漂移为1MOhm会导致我设置的每度0.1 微伏的限值。  数据表没有明确说明能否实现这一目标。  

OPA387数据表建议使用较低阻抗,但这不是一个选项。  它还建议匹配两个输入所看到的阻抗。  但是,这会导致150 Ω 增益的反馈电阻器为150MOhm。  这是否会达到预期的结果?

LMP2021数据表在这一问题上说了很多,但不清楚如何使用这些信息。  在第8.1 3节中给出了一个示例,用于降低非反相放大器中1GOHM输入电阻器的偏置电流。  它说:"图41可用于外推其他传感器电阻的电容器值。 为此,需要根据图41计算LMP202x输入所看到的总阻抗。 通过了解RG的值,可以计算相应的CG,从而最大程度地减少同向输入偏置电流,正偏置电流值。"  但是,它没有说明如何实际做到这一点。  如何使用此图推断设计的值?  此外,如果达到极低的偏置电流,是否意味着温度的低漂移?  第8.1 4节则与前一节相矛盾,它表明,电容越大越好,而不是选择最佳值。

请您对此作出一些澄清。  如果这些放大器不合适,您是否可以建议更好的产品?  我发现放大器具有良好的,低偏置电流随温度变化,但其1/f噪声值过高。

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    休,您好!

    低偏移电压和偏移漂移或低IB并不一定意味着低IB漂移-在LMP2021和OPA387等零漂移放大器中尤其如此。  为了为您提供最佳选择,我们需要查看您的电路原理图,包括用于增加信号的电阻值。  另外,您的应用和所用电源电压要求的温度范围是多少?   

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    设计可以灵活地满足要求。  由于输入传感器需要馈入高阻抗,我计划将其连接到同相输入,并将一个1MOhm电阻从同相输入接地,以提供偏置电流路径 (传感器阻抗高于1MOhm,随信号而变化,但我可以允许变化)。  然后,增益将与标准同相放大器中的增益相同。  我可以选择放大器周围的其他电阻器来优化噪声和漂移。  由于只需要低频操作,输入端的1MOhm电阻器在其上可能有一个高达1uF的电容器。

    如果反相配置可以提供更好的结果,我可以通过1MOhm电阻将输入馈入反相输入。  这将需要一个大约150MOhm的反馈电阻器。  可以选择非反相输入和接地之间连接的任何电阻器,以最大限度地降低噪声,同样,也可以将限制带宽的电容器添加到电路中。 我假设这种配置会产生更差的结果,因为反相输入上的偏置电流会馈入超过1MOhm的电流。

    I可以灵活使用2.5V (或+/-1.25V)至+/-15V的电源电压。

    该设计适用于实验室仪器,温度将为室温且相当稳定,例如在任何一个时候都在15至25度之间,这是最坏的情况。  正如我之前提到的,操作员可以在使用仪器之前校准日常变化。

    我的问题是,很难设计电路中的高阻抗,因为数据表提供的低频电流噪声和偏置电流温度漂移的信息很少。

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    如果执行系统初始校准并需要输入偏移偏移低于0.1uV/C,则OPA387可能是一个非常好的选择。 但如果输入在UV水平,您可能需要至少1000 的增益才能最大化输出范围。 另外,我使用了双+/-2.5V电源,以避免电平转换。

    您说您计划将传感器连接到同相输入,并将一个1MOhm电阻器从同相输入接地,为偏置电流提供路径 (传感器阻抗高于1MOhm)",但如果您这样做,输入将被1M/Rsensor的比率衰减-请参阅下文。

    我认为传感器 应该能够直接 驱动放大器的同相输入,因此不需要另一个电阻器接地。  此外,为了尽量减少因切碎IB峰值而导致的错误,输入阻抗可以匹配,而无需150Mohm反馈电阻-参见下文。  这样,您就无需担心IB温度漂移,尤其是温度范围在15C和25C之间时。  

    为了方便起见,下面我附上了TINA-TI原理图。

    e2e.ti.com/.../Hugh-OPA387.TSC

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    谢谢。  这里有一些有用的见解。  

    我对偏置电流还没有什么了解。  我的理解是,在这些类型的放大器中,到反相和非反相输入的偏置电流有相反的信号。  这可以在我们所研究的两个器件的数据表中看到,其中引用的偏移电流是偏置电流的两倍。  因此,使用两个输入的类似电阻器来抵消偏置电流的技巧不起作用。  那么您是否认为,类似的电阻器不是消除偏置电流的影响,而是实际降低了偏置电流和/或使其更稳定。

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    简而言之-是的。 斩波放大器中的输入偏置电流在任何给定的瞬时都有相反数量级,但它们在每个时钟自动校正周期中都保持来回切换 ,因此, 该错误不是来自上述电流的直流组件,而是来自 这些电流的正负值之间的不匹配。  因此,与输入阻抗匹配可消除因IB不匹配而产生的错误,就像在无IB取消的双极输入运算放大器中一样。

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    谢谢。  我认为这足以让我继续。  我现在需要做一些更多的思考,也许还需要做一些实验。

    它留下了一个问题。  在LMP2021的数据表中,也许供我将来参考,如何解释第8.1 3节中的图41,以及可以从中推断出什么?

    更新:

    经过进一步调查后,我发现了一些我在初始搜索中找不到的东西,但似乎解决了最后一个问题。

    e2e.ti.com/.../inquiry-regarding-lmp2021-cg-equation

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    通过匹配输入阻抗(如下所示),还可以绕过LMP2021中图41的外推法。